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《大连理工大学》 2013年
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显微视觉定位系统中的摄像机标定技术研究

王文强  
【摘要】:在现代制造业中,自动测量定位技术在数控加工中得到了广泛应用。在各种测量技术中,视觉测量技术以其精度高、速度快和非接触性等特点成为数控加工领域研究的热点。摄像机标定是视觉测量工作的基础,它通过确定摄像机观察点的空间坐标与图像坐标之间的映射关系,使得摄像机能够用来对观察物体的三维尺寸和位置进行测量。基于立体显微镜的视觉定位技术可用于数控加工中的精确定位。由于立体显微镜具有视场狭窄、景深小以及非线性成像因素多等特点,导致传统的摄像机标定技术难以对其进行标定。因此,研究更具针对性的摄像机标定技术对于实现数控加工中的显微视觉测量定位是十分必要的。本论文针对基于立体显微镜的双目显微视觉标定技术开展研究工作,具体内容如下: (1)针对数控加工中的测量定位要求,以立体显微镜为基础,构建了双目显微视觉测量系统。在该系统基础上,搭建了双目显微视觉实验平台,并将该系统集成到数控加工实验平台中,这两个实验平台构成了本文研究的硬件基础。针对标定过程中实际的需求,设计相应的视觉标定实验对所提出的方法和理论进行了实验验证。 (2)针对立体显微镜视场窄、景深小、非线性因素多的特点,通过分析现有摄像机模型,建立了以线性摄像机模型为基础,包含多种非线性畸变修正的双目显微视觉成像模型。在此基础上,通过对现有摄像机标定方法在双目显微视觉系统中的可行性进行实验分析,提出了摄像机主参数标定方法,包括基于张氏标定法的摄像机尺度因子标定方法和基于变倍率法的主点坐标标定方法。 (3)利用数控加工实验平台的纵向运动,结合双目显微视觉系统和激光干涉仪,采集高精度空间点群,并将该点群作为光束平差法的输入项对摄像机参数进行优化,得到最终参数标定结果。为对标定结果进行验证,利用标定好的摄像机模型对标定板提供的空间点进行三维重建实验,并与理想点进行比较和误差分析,通过分析可知:本文提出的标定方法,在一定倍率下,其横向标定精度小于1μm,纵向标定精度小于4μm,满足数控加工实验平台中立体显微镜的视觉测量定位需求。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP391.41;TG659

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【参考文献】
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